一种激光设备，其包括：基波生成部分，其被配置为生成具有至少在其一个集合中与彼此不同的波长的多个基波，所述基波生成部分具有半导体激光器和布拉格反射结构，所述半导体激光器具有多个发光点；以及非线性光学元件，其中沿所述多个基波的传播方向变化地形成分别适于从所述基波生成部分发射的所述多个基波的波长的伪相位匹配的极化结构。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及对从具有多个发光点的半导体激光器、或具有纵向多模(multimode) 的半导体激光器发射的激光束进行波长转换的激光设备、激光显示装置、激光照射装置、以及非线性光学元件。
技术介绍
作为用于具有宽色域、高色彩纯度和高效率的投影显示的光源，激光光源是有用的。因而，激光光源可以提供在色彩再现性、细节表现(minuteexpression)、局部亮度等方面具有高质量的图像。但是，因为从激光光源发射的激光束是高度相干的光，所以在将激光束照射至要被照射的表面时，生成由于相干性引起的斑点噪声(speckle noise)，从而导致图像质量的恶化。关于抑制斑点噪声的方法，迄今为止已经提出了以高频率驱动激光器的方法、以及振动扩散盘(diffusion plate)或扩散片的方法。除此之外，已经提出了使用外部光学元件的方法。该方法的典型例子为使得激光束穿过具有不同长度的(多根)光纤中的每根光纤一次、从而减少相干性的方法。此外，已经提出了使用用于发射低相干光束的半导体激光器阵列的方法，在所述低相干光束中，振荡波长宽度被拓宽至大约4nm。在这些多种方法中，通过使用半导体激光器阵列来拓宽波长的方法具有以下优势因为它不伴随着组件数量的增加和驱动电路的规模变大，所以可以以不昂贵的设备结构来减少斑点噪声。现在，关于激光器，取决于其介质，已知固态激光器、液体激光器、气体激光器、半导体激光器、自由电子激光器等。首先，半导体激光器具有诸如紧凑的尺寸、轻重量、以及低功率消耗之类的属性，所述属性适合于用于显示的激光源。但是，目前尚未开发出适于发射具有三基色(红色、绿色和蓝色)中的绿色波长波段的激光束、并且在效率和可靠性方面足够实际可行的半导体材料。为此，主要使用以下技术通过使用非线性光学元件对具有红外波长波段中的波长的激光束进行波长转换，从而获得具有绿色波长波段中的波长的激光束。例如，将具有lOeOnm波段中的波长、并且从半导体激光器或二极管泵浦固态激光器(DPSSL)发射的激光束用作基波(fundamental wave)。并且，可以通过在诸如铌酸锂(LiNbO3)或钽酸锂 (LiTaO3)之类的非线性光学晶体中形成二阶谐波来获得具有530nm波段中的波长的绿色激光束。例如在JP-T-2008-522445(在下文中被称作专利文件1)中描述了该技术。另外，提出了一种波长转换设备，其中在非线性光学介质中提供具有沿光的行进方向的多个周期的周期性调制结构，以对具有多个波长、并且被入射于此的所激发的光进行波长转换，从而使得可能执行与所激发的光的任意数目的波长相对应的设计。例如在日本专利第3，971，708号(在下文中被称作专利文件2)中描述了该波长转换设备。此外，为了减少用于按此方式执行波长转换的激光设备中的上述斑点噪声的目的，提出了用于对具有纵向多模的激光束进行波长转换的激光设备作为光源。例如在日本专利特许公开第2007-173769号(在下文中被称作专利文件3)中描述了该激光设备。
技术实现思路
为了通过专利文件1中所描述的技术以实际可行的转换效率来获得二阶谐波， 基波和二阶谐波需要与非线性光学晶体中的周期性极化(poling)结构进行伪相位匹配 (pseudophase-match)。在获得高效波长转换效率所需的晶体长度方面，满足与具有特定的所确定周期的周期性极化结构的伪相位匹配条件的基波的波长宽度相对较小大约为 0. lnm。为此，例如在为了减少上述斑点噪声的目的而将具有相对宽的振荡波长宽度(达到在发光点内大约为lnm、并且在阵列内大约为3nm)的半导体激光器阵列用作基波光源时， 不能在全部波长中满足伪相位匹配条件。因为半导体激光器阵列的波长宽度宽达数纳米，所以半导体激光器阵列具有减少上述斑点噪声的效果。但是，在为了提高向二阶谐波的转换效率而收窄激光束的波长宽度时，继而不能减少斑点噪声。另外，利用在专利文件3中所描述的技术，提供具有纵向多模、以及多个极化结构 (每个对应于基波)的半导体激光器，从而使得可能拓宽能够满足伪相位匹配条件的波长范围。但是，从具有纵向多模的半导体激光器发射的激光束的波长的谱分散得宽。因而，即使在用与纵向单模的功率相同的功率来考虑纵向多模时，分散的谱的峰值功率也被减少， 并且也随着波长位于远离中心波长的位置而减少。另外，与其相对应，适于伪相位匹配的极化结构的谱也扩展得宽。因此，在该情况中，对于各个波长有效的极化结构的长度受到限制，并且作为结果，效率变得非常低。虽然可以一般地通过增加入射功率密度来提高波长转换的效率，但在纵向多模激光器中，与各个波长相对应的功率密度比纵向单模中低。另外，一般地，可以通过加长相互作用长度(interactionlength)(即晶体长度)来提高波长转换的效率。但是，在为了获得高效率而加长晶体长度时，根据波长转换特性，各个周期性结构的波长转换容忍度降低。在期望补偿波长转换容忍度的降低时，导致对提供大量的具有特殊周期的极化结构的需要。作为结果，设备尺寸越来越增大，并且因而变得难以构造实际可行的激光设备。另外，与专利文件1中所描述的激光设备的情况相似，在为了提高向二阶谐波的转换效率而收窄激光束的波长宽度时，也不可能减少斑点噪声。另一方面，专利文件2中所描述的技术目标在于改变所激发的光的波长，并且因而不涉及用于同步地、高效地生成具有多个波长的转换光的手段。如果为了减少斑点噪声的目的而使多个所激发的光入射至具有与多个波长相对应的极化结构的非线性光学元件的同一部分，则估计所激发的具有多个波长的光在该部分中彼此相关从而降低波长转换效率。如已经描述的，转换效率和斑点噪声呈现权衡关系，因而难以生产同时具有高转换效率、宽波长宽度、和实际可行的尺寸的激光器。因此，难以生产以下的激光器，该激光器同时具有高效率和宽波长宽度因而在减少斑点噪声方面具有优势的、并且基于波长转换例如在绿光的波长波段中变为高度实际可行的用于显示的激光光源。鉴于上述问题，作出了本实施例，并且因此期望提供其中可以拓宽激光束的波长宽度且同时满足非线性光学元件中的极化结构的伪相位匹配条件的激光设备、激光显示装置、激光照射装置和非线性光学元件。为了达到上述期望，根据本专利技术的实施例，提供了一种激光设备，其包括基波生成部分，其用于生成多个基波，所述多个基波在其至少一组中具有彼此不同的波长，所述基波生成部分具有半导体激光器和布拉格反射结构，所述半导体激光器具有多个发光点；以及非线性光学元件，其中沿从所述基波生成部分发射的所述多个基波的传播方向变化地形成分别适于所述多个基波的波长的伪相位匹配的极化结构。根据本专利技术的另一实施例，提供了一种激光设备，其包括半导体激光器，其具有纵向多模；以及非线性光学元件，其中沿从所述半导体激光器发射的、具有波长宽度的基波的传播方向形成用于通过伪相位匹配将所述基波转换为谐波的不同的极化结构。根据本专利技术的又一实施例，提供了一种激光显示装置和一种激光照射装置，它们分别包括包含激光设备的光源。根据本实施例，如同已经描述的那样，在非线性光学元件中沿激光束的传播方向提供适于具有与彼此不同的波长的多个基波的伪相位匹配的极化结构。因此，具有各相应 (respective)波长的光在非线性光学元件内的各相应光路中可以满足各本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种激光设备，其包括：基波生成部分，其被配置为生成具有至少在其一个集合中与彼此不同的波长的多个基波，所述基波生成部分具有半导体激光器和布拉格反射结构，所述半导体激光器具有多个发光点；以及非线性光学元件，其中沿所述多个基波的传播方向变化地形成分别适于从所述基波生成部分发射的所述多个基波的波长的伪相位匹配的极化结构。
【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：木村馨，古川昭夫，冈美智雄，
申请(专利权)人：索尼公司，
类型：发明
国别省市：JP
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